книги из ГПНТБ / Биологические эффекты неравномерных лучевых воздействий

кишечника было диффузным. Ни В одном наблюдении не было обнаружено некроза толстого кишечника.

При односторонних воздействиях лучевая нагрузка, приходя­ щаяся на отдельные области тела, расположенные ближе к источнику излучения, может превысить критическое значение и привести к резкому поражению.

Для количественной оценки снижения биологического эффек­ та при неравномерных воздействиях в остром периоде по ин­ тегральному показателю (например, гибели) возможно прямое сопоставление индекса (/) снижения биологического эффекта с коэффициентом неравномерности.

Зависимость / от Кн при двухсторонних, дорзо-вентральных и вентро-дорзальных воздействиях представлена на рис. 17, а. Подобная зависимость выявлена и для неравномерного облуче­ ния вдоль продольной оси тела животного (рис. 17,6). В общем виде она описывается следующим соотношением:

где I — индекс снижения биологического эффекта; Ка— коэф­ фициент неравномерности; А — численный коэффициент.

Исследование этой функции показывает, что коэффициент А является горизонтальной асимптотой и с радиобиологической точки зрения отражает наибольшую степень снижения биологи­ ческого эффекта, которую можно достигнуть при данном спо­ собе неравномерного облучения. Пути переноса полученных со­ отношений на человека мы видим в определении коэффициен­ та А на основе уточнения дозовых зависимостей развития различных синдромов у человека.

Количественная характеристика клинических проявлений при остром у-облучении

При сопоставлении биологических эффектов неравномерных лучевых воздействий представляет интерес количественная оценка степени выраженности некоторых клинических проявле­ ний радиационного поражения у животных. С этой целью были проанализированы материалы наблюдений на 200 собаках, под­ вергшихся у-облучению на установке ЭГО-20М при мощности дозы 110—150 р/мин. Выраженность клинических проявлений оценивалась по методу, описанному в работе [102], а затем дан­ ные были подвергнуты математической обработке на ЭВМ типа «Минск 2».

Клинические проявления были оценены при кранио-каудаль- ном и каудо-краниальном неравномерном облучении собак (Кп равен 7 и 11,0). Животных подвергали воздействию в дозах от 250 до 900 р по пяти собак в каждой дозе.

50

Характер изменения тяжести первичной реакций (рис. 18) показывает зависимость реакции от степени неравномерности облучения. Видно, что при равномерном облучении первичная реакция возникает при меньших дозах.

При кранио-каудальном воздействии первичная реакция была выражена больше при /Сн = 7 по сравнению с ХН= П- При

дозах 550 и 660 р первичная реакция была выражена отчетливо (больше двух условных единиц); однако при дозах 800—900 р преобладали явления общего угнетения и адинамии, а рвота от­ сутствовала. При каудо-краниальном облучении собак с Кп= 7 рвота наблюдалась у всех животных после дозы 650 р.

В зависимости от дозы разгар заболевания наступал в раз­ ные сроки после облучения и характеризовался повышением температуры тела, нарушением пищевой возбудимости, геморра­ гическими проявлениями, кишечными расстройствами.

Анализ зависимости геморрагических проявлений от дозы излучения (рис. 19, а) выявляет большую их выраженность при равномерном облучении. При кранио-каудальном воздействии единичные кровоизлияния отмечены при дозе 550 р, множест­ венные — после дозы 700—800 р, а обильные носовые кровоте­ чения— при дозе выше 700—800 р на 9—15-е сутки. При каудокраниальных воздействиях геморрагические проявления бйли выражены при дозе 450—650 р. После облучения в дозе 550 р и выше наблюдали кишечные кровотечения. Обращает внимание

4* 51

Значения доз на преимущественно облучаемые части тела для участков кривой ЛД50/30, обозначенных а и в , соответствуют известным из литературы значениям критического уровня доз, необходимых для возникновения кишечной и оральной форм гибели животных. Правильность такой оценки подтверждают данные по продолжительности жизни погибших мышей. Этот

показатель на отрезке а составил в среднем пять дней, что характерно для поражения ЖКТ. Следует отметить относитель­ ную независимость этих поражений от дозы на экранируемую часть тела. Следовательно, в генезе поражений преобладает развитие местных процессов. Одна из точек отрезка б соответствует ЛД50/зо при равномерном облучении. Это может указывать на ведущую роль поражения гемопоэтической си­ стемы.

Современный взгляд на панцитопенический синдром вклю­ чает в себя представление о критическом уровне жизнеспособ­ ных стволовых клеток костного мозга, необходимых для выжи­ вания облученного организма [18, 112]. Используя данные об относительном распределении кроветворной ткани и кривую ги­ бели стволовых клеток в зависимости от дозы [113], можно рас­ считать минимальный уровень этих клеток для ЛД50/зо равно­ мерного облучения. Этот показатель оказался равным 0,5% стволовых клеток, что несколько превышает значения (0,1%), полученные в экспериментах на мышах [114]. Таким же обра­

55'

зом можно рассчитать дозы на переднюю и заднюю половины тела мыши при неравномерном облучении, при котором следует ожидать сохранения критического уровня стволовых клеток (0,5%) в расчете на весь костный мозг.

Взаимосвязь дозы облучения, процента гибели животных и числа выживших стволовых клеток костного мозга позволяет для случаев неравномерного облучения создать математическую модель прогнозирования исхода острого радиационного пораже­ ния, протекающего по типу панцитопенического синдрома.

Принимаем в качестве допущения: 1) распределение стволо­ вых клеток в костном мозге совпадает с распределением актив­ ного костного мозга в костях скелета; 2) локализация стволовых клеток не сказывается существенным образом на характере и параметрах регрессии «число выживших стволовых клеток — доза облучения». Используя данные работы [115] и вводя поня­ тие эквивалентной дозы (D3KB), под которой следует понимать дозу однократного равномерного облучения, эквивалентную по эффекту гибели или по числу выживших стволовых клеток дозе неравномерного облучения, можем написать равенство:

«6

Слагаемые правой части уравнения (4) — доли выживших ство­ ловых клеток в костном мозге передней и задней частей тела.

По формуле (4) на ЭВМ «Одра-1204» был произведен расчет значений D\ и D2 применительно к случаю l\ = k и Пэкв= ЛД5о для разных отношений Di/D2. Результаты расчета представлены на рис. 21 в виде линии, обозначенной точками. Линия, соеди­ няющая точки, полученные расчетным путем и соответствующие 0,5% жизнеспособных стволовых клеток, либо совпадает с уча­ стком б экспериментальной кривой ЛД50/30, либо незначительно расходится с ним. Это позволяет полагать, что именно состояние гемопоэтической системы является решающим для исхода не­ равномерных лучевых поражений, соответствующих данному участку кривой. Можно предположить, что на переходных участ­ ках кривой ЛД50/30 имеет место сочетание синдромов.

Для характеристики использованного метода облучения не­ обходимо учитывать два параметра: отношение между макси­ мальной и минимальной поглощенными дозами и отношение массы преимущественно облучаемой области (м) к общей массе тела (М). Выделение этих двух параметров неравномерности облучения находится в соответствии с данными работ [38, 76, 115—117]. Метод «ступенчатого» облучения позволяет раздельно рассматривать влияние каждого из параметров на ЛД50/30, при­ нимая последовательно один из них за константу. Первые два графика (рис. 22, а и б) отражают рассмотренные выше зако­ номерности. Графики в и г отражают связь ЛД50/30 с локали­ зацией облучаемого и экранированного участков, способом ко­ личественного выражения которой является отношение м/М. Биологический смысл расшифровывают диаграммы, характери­ зующие относительное содержание (% общего объема) крове­ творной ткани и ткани кишечника в преимущественно облучае­ мой области при значениях м/М от 1 (равномерное облучение) до 0,3 (облучение !/з части тела). Необходимо указывать при этом, какая часть тела, передняя или задняя, подвергается воз­ действию в максимальной дозе. Формы кривых (см. рис. 22) показывают, что характер поражения и соответственно ЛД50/30 для разных вариантов неравномерного облучения зависят не только от объема радиочувствительной ткани, подвергавшейся лучевому воздействию, но и от ее компенсаторных возможно­ стей. В определенных условиях облучения ведущее значение в развитии и исходе заболевания приобретает поражение ткани с меньшими компенсаторными возможностями (например, ЖКТ).

На основании рассмотренных данных и значений ЛД50/30 для отношений D1/D2 и м/М можно назвать некоторые ориентиро­ вочные значения параметров неравномерности, при которых существенно меняется патогенетическая структура лучевого по­ ражения. Для преимущественного облучения передней части тела значения м/М<0,5 и Di/D2^ 3 означают, что достижение критического уровня £>i^sl300 рад приведет к присоединению к

57

оказалась сходной с аналогичной кривой для мышей не только по форме, но и по величине отношения Di/D2=5, при котором восходящий отрезок кривой переходит в горизонтальную часть.

Это дает некоторое основание полагать, что, несмотря на видовые особенности в радиочувствительности, форма кривых

ранее получены рядом авторов в опытах на крысах и собаках 146, 118]. По-видимому, в этом случае мы имеем дело с законо­ мерностью, которая связана с наличием определенных соотно­ шений между значениями доз, являющимися критическими для поражения кроветворных клеток, клеток кишечного эпителия и тканей глотки, где происходят процессы, приводящие к ораль­ ной форме гибели.

Поскольку эта закономерность установлена на разных видах животных, есть основание использовать ее вместе с полученны­ ми нами данными для построения пока гипотетического графика зависимости ЛДбо для собак. В работе [118] приводятся значе­ ния ЛДбо/бо при равномерном облучении и воздействии на пе­ реднюю и заднюю половины тела собак, которые могут быть использованы как отправные точки для построения графика. Если использовать расчет доз, соответствующих критическому

5»